Forze in gioco auto in curva in sistema Inerziale e Non
Ciao a tutti,
volevo sapere se il mio ragionamento alla questione che segue è corretto:
<< Ci sono due amici, uno che rimane su una collina e uno che viaggia sull'automobile come passeggero.L'auto, che viaggia su una strada a velocità costante $\vec v$, a un tratto deve affrontare una curva. L'amico che è passeggero sull'auto durante la curva non si "tiene" a niente e sbatte fortemente la parte destra del corpo contro l'interno della portiera. Come spiegano il fatto i due amici? >>
Allora chiamiamo $S$ il sistema solidale con l'amico $A$ sulla collina e $S'$ quello solidale con l'auto che si muove dove l'amico $B$ è seduto al posto passeggeri.
Studiamo prima l'interpretazione data dall'amico $A$ supposto che si trovi in un sistema inerziale $S$.
L'amico $A$ vede l'auto curvare,dunque capisce subito che l'auto subisce una forza centripeta diretta verso il centro della curva. Tuttavia l'auto non finisce "dentro la curva" di conseguenza ci deve essere per forza una forza di attrito (quella esercitata dalle ruote) che controbilancia,istante per istante, la forza centripeta che farebbe andare verso il centro della curva la macchina. Sull'amico $B$, che non si tiene a nulla, non agisce alcuna forza centripeta e di conseguenza egli procede dritto di moto rettilineo uniforme sbattendo dunque contro la parte interna della portiera.
L'amico $B$ in $S'$ invece non capisce che l'auto sta curvando ma sente la presenza di una forza che cerca di "sbatterlo" fuori dall'auto, finendo dunque contro la portiera, chiama questa forza: forza centrifuga.
Il ragionamento è corretto?
Ho anche alcune domande:
1- E' il movimento della macchina che cerca di curvare che "genera" la forza, non viceversa, vero?
2- Un mio amico diceva che è la forza centripeta che permette alla macchina di curvare, ma cosa vuol dire dal momento che (se è vero il punto 1) è la macchina che curva che "genera" la forza; io direi invece che è la forza di attrito che permette alla macchina di curvare senza finire dentro la curva!
Grazie in anticipo
volevo sapere se il mio ragionamento alla questione che segue è corretto:
<< Ci sono due amici, uno che rimane su una collina e uno che viaggia sull'automobile come passeggero.L'auto, che viaggia su una strada a velocità costante $\vec v$, a un tratto deve affrontare una curva. L'amico che è passeggero sull'auto durante la curva non si "tiene" a niente e sbatte fortemente la parte destra del corpo contro l'interno della portiera. Come spiegano il fatto i due amici? >>
Allora chiamiamo $S$ il sistema solidale con l'amico $A$ sulla collina e $S'$ quello solidale con l'auto che si muove dove l'amico $B$ è seduto al posto passeggeri.
Studiamo prima l'interpretazione data dall'amico $A$ supposto che si trovi in un sistema inerziale $S$.
L'amico $A$ vede l'auto curvare,dunque capisce subito che l'auto subisce una forza centripeta diretta verso il centro della curva. Tuttavia l'auto non finisce "dentro la curva" di conseguenza ci deve essere per forza una forza di attrito (quella esercitata dalle ruote) che controbilancia,istante per istante, la forza centripeta che farebbe andare verso il centro della curva la macchina. Sull'amico $B$, che non si tiene a nulla, non agisce alcuna forza centripeta e di conseguenza egli procede dritto di moto rettilineo uniforme sbattendo dunque contro la parte interna della portiera.
L'amico $B$ in $S'$ invece non capisce che l'auto sta curvando ma sente la presenza di una forza che cerca di "sbatterlo" fuori dall'auto, finendo dunque contro la portiera, chiama questa forza: forza centrifuga.
Il ragionamento è corretto?
Ho anche alcune domande:
1- E' il movimento della macchina che cerca di curvare che "genera" la forza, non viceversa, vero?
2- Un mio amico diceva che è la forza centripeta che permette alla macchina di curvare, ma cosa vuol dire dal momento che (se è vero il punto 1) è la macchina che curva che "genera" la forza; io direi invece che è la forza di attrito che permette alla macchina di curvare senza finire dentro la curva!
Grazie in anticipo
Risposte
Ti do la mia opinione da studente, quindi prendila con le pinze, anche se sono abbastanza sicuro di questo.
In un'automobile in curva puoi scrivere il secondo principio della dinamica come
F = ma
adesso nella parte sinistra dell'equazione vanno inserite le forze dal punto di vista statico e l'unica forza che ti entra in gioco nel caso della curva piana, cioè non sopraelevata, è la forza di attrito, quindi:
umg = ma
quindi l'interpretazione che puoi dare è che è la forza d'attrito a generare l'accelerazione centripeta.
Il fatto di non finire dentro la curva è fuorviante, siamo nel moto circolare uniforme, l'accelerazione centripeta serve a variale la direzione della velocità poiché essa è costante in modulo. Quindi non è che l'attrito si oppone all'accelerazione centripeta, ma è proprio l'attrito che la genera, se non ci fosse l'attrito l'automobile continuerebbe ad andare dritta per fatti suoi. Quindi ha ragione il tuo amico.
Nel sistema di riferimento dell'automobile l'unica forza presente oltre alla gravità che non ci interessa, come non ci interessava nel primo punto, è la forza apparente generata dalla rotazione dell'auto intorno al centro della curva. Ed è proprio quella che ci spinge verso una direzione.
In un'automobile in curva puoi scrivere il secondo principio della dinamica come
F = ma
adesso nella parte sinistra dell'equazione vanno inserite le forze dal punto di vista statico e l'unica forza che ti entra in gioco nel caso della curva piana, cioè non sopraelevata, è la forza di attrito, quindi:
umg = ma
quindi l'interpretazione che puoi dare è che è la forza d'attrito a generare l'accelerazione centripeta.
Il fatto di non finire dentro la curva è fuorviante, siamo nel moto circolare uniforme, l'accelerazione centripeta serve a variale la direzione della velocità poiché essa è costante in modulo. Quindi non è che l'attrito si oppone all'accelerazione centripeta, ma è proprio l'attrito che la genera, se non ci fosse l'attrito l'automobile continuerebbe ad andare dritta per fatti suoi. Quindi ha ragione il tuo amico.
Nel sistema di riferimento dell'automobile l'unica forza presente oltre alla gravità che non ci interessa, come non ci interessava nel primo punto, è la forza apparente generata dalla rotazione dell'auto intorno al centro della curva. Ed è proprio quella che ci spinge verso una direzione.
Capisco, mi ero fatto fregare dal fatto che è la forza centripeta a generare il moto circolare e non viceversa.
Grazie
Grazie
"NewNewDeal":
In un'automobile in curva puoi scrivere il secondo principio della dinamica come
F = ma
adesso nella parte sinistra dell'equazione vanno inserite le forze dal punto di vista statico e l'unica forza che ti entra in gioco nel caso della curva piana, cioè non sopraelevata, è la forza di attrito, quindi:
umg = ma
.
Non ho capito come fai a dire che $F_a = ma_N$ poichè la forza di attrito non è tangenziale alla traiettoria? Scusate l'intromissione!
ti ho risposto nella tua discussione
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